복잡한 형상 제조 마스터하기: 핵심 인사이트 및 모범 사례

제조 세계에서 "복잡한 형상"은 언더컷, 중공 공간, 복잡한 내부 구조 같은 특징을 가진 3차원 설계를 가진 부품을 의미합니다. 복잡한 형상은 더 둥근, 더 유기적인 구조를 반영할 수 있는데, 역사적으로 이는 주조, CNC 밀링, CNC 터닝 같은 전통적인 제조 방법으로는 만들기가 극도로 어렵거나 비쌌습니다. 이 모든 방법은 직선 공구에 의존하여 소재를 제거하기 때문입니다.

해결책은 여러 구성 요소로 부품을 만든 다음 제조 후 결합하는 것이었습니다. 제조 공정의 이러한 추가 단계는 생산 비용뿐만 아니라 시장에 출시될 때 부품당 비용을 빠르게 증가시킬 수 있습니다.

그러나 적층 제조 공정은 기하학적으로 복잡한 부품을 만드는 훨씬 더 효과적인 수단임이 입증되고 있습니다. 이는 적층 제조 방법이 소재를 한 번에 한 층씩 추가하여 부품을 만들기 때문에, 엔지니어와 디자이너가 열린 내부 공간을 가진 부품까지도 단일 피스로 제작할 수 있게 하기 때문입니다.

적층 제조를 통한 비용, 시간, 자원 손실 완화

적층 공정은 블록에서 소재를 제거하는 것이 아니라 액체나 분말 같은 구성 상태의 소재를 사용하여 부품을 처음부터 만들기 때문에, 복잡한 형상의 부품을 더 높은 효율로, 종종 단일 작업으로 만들 수 있습니다.

따라서 여러 시장이 이제 기하학적으로 복잡한 부품을 생산하기 위해 적층 제조에 의존합니다. FAA는 2015년 상업용 제트 엔진용 첫 3D 프린팅 부품을 승인했으며, 그 이후 항공우주 산업은 로켓 인젝터, 연료 노즐, 기타 구조 부품을 부품 강도를 높이는 동시에 전체 중량을 줄이는 방식으로 효율적으로 제조하는 적층 제조의 능력을 활용해 왔습니다.

특정 의료용 임플란트와 장치도 적층 제조를 사용하여 더 효율적이고 비용 효율적으로 생산할 수 있습니다. 인공 무릎과 고관절 같은 일부 관절 치환술은 골유착을 촉진하는 복잡한 격자 구조를 사용하는데, 이는 전통적인 제조 방법으로는 비효율적이거나 불가능한 설계입니다.

공기나 유체를 수송하기 위해 튜빙이 필요한 장치도 적층 공정을 통해 생산될 수 있으며, 여러 구성 요소를 단일 부품으로 결합하여 과도한 튜빙과 밸브의 필요성을 없앱니다. 이러한 공정은 의료 기기 및 제품 생산에 필요한 비용, 시간, 자원을 절감합니다.

기하학적으로 복잡한 생존 가능하고 고품질의 부품을 제조하기 위해 엔지니어는 생산 방법, 생산 비용, 설계 최적화를 포함한 몇 가지 핵심 요소를 평가해야 합니다.

제조 방법과 비용

전통적인 제조 방법은 감산적입니다. 즉, 공구를 사용하여 공작물에서 소재를 제거하여 부품이나 구성 요소를 성형합니다. 따라서 만들 수 있는 부품 유형에 있어 특정 고유한 제한이 있습니다.

전통적인 방법을 사용하면 복잡한 형상을 소재 블록에서 절단하는 데 필요한 시간이 생산 비용과 직접 관련이 있습니다. 이는 금속 부품에 특히 해당하며, 금속 부품은 더 긴 생산 주기를 가지는 경향이 있습니다.

적층 제조 공정의 장점은 기하학적 복잡성이 본질적으로 비용 증가를 의미한다는 개념을 뒤집는 것입니다. 사실 정반대입니다. 3D 프린팅은 부품을 처음부터 만들기 때문에 복잡한 형상을 제조할 때 더 적은 소재가 폐기물로 손실되어 기계 가동 시간이 줄어들고 생산 비용이 낮아집니다.

복잡한 형상 부품 프로토타이핑

복잡한 형상 부품의 프로토타이핑 및 테스트 단계는 전통적인 제조 방법으로 실행될 때 비용이 많이 드는 경향이 있습니다. 그러나 적층 제조는 처음부터 낮은 개별 제품 비용을 보장하는 경우가 많아 설계 주기 동안 제조업체의 제약을 완화합니다.

프로토타이핑 목적으로 전통적인 제조 방법을 사용하면 전체 설계 주기에서 집중적인 시간과 비용 투자가 필요합니다. 적층 제조는 설계자와 엔지니어가 설계 특징 측면에서 더 빠르게 더 큰 유연성으로 프로토타이핑할 수 있게 합니다.

적층 제조의 차이

기하학적으로 복잡한 부품을 만드는 데 있어 적층 제조는 전통적인 방법보다 시간, 자원, 비용 면에서 훨씬 더 효과적입니다. 적층 공정은 신속 프로토타이핑과 엔드투엔드 생산 시간을 가속화하여 비용을 절감합니다.

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